JP2007326296A

JP2007326296A - Pattern forming method

Info

Publication number: JP2007326296A
Application number: JP2006159425A
Authority: JP
Inventors: Hidehiro Yoshida; 英博吉田; Hisao Nagai; 久雄永井; Hiroshi Kado; 寛嘉戸; Yuichiro Yamada; 雄一郎山田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-06-08
Filing date: 2006-06-08
Publication date: 2007-12-20

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pattern forming method which can selectively form a fine shape on a board by using a die having a fine uneven pattern shape. <P>SOLUTION: On a board, a resist or the like is applied, and the resist on a section on which the fine shape needs to be formed is removed. At the removed section, an optical photo-sensitive resin is applied, and the fine uneven pattern is transferred. By the irradiation of an ultraviolet ray, the optical photo-sensitive resin is hardened, the die is released, and the resist is removed. Thus, the fine shape pattern is selectively formed. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、基板上に微細形状を形成する工程において、感光性樹脂等を塗布後、パターンを転写し、紫外線硬化樹脂等で照射した後、パターンを離型して、基板上にパターンを形成する方法に関するものである。 In the process of forming a fine shape on a substrate, the present invention forms a pattern on a substrate by applying a photosensitive resin, transferring a pattern, irradiating with an ultraviolet curable resin, etc., and then releasing the pattern. It is about how to do.

近年、半導体集積回路の微細化、及び血液中のグルコースなどを含む様々な成分を分離、検出するため、或いはＤＮＡ（Ｄｅｏｘｙｒｉｂｏｎｕｃｌｅｉｃａｃｉｄ，デオキシリボ核酸）の成分を分離することを目的としたＤＮＡチップや免疫分析チップ、また、光学の分野でもフォトニック結晶等を用いて、光回路が形成されはじめている。これらのデバイスを形成するために微細形状を有する金型を転写することにより微細形状を形成する技術が研究されてきている。非特許文献１では、１０ｎｍ以下パターンを形成するために電子ビーム露光用のレジストを用いて、電子ビーム露光装置等を用いてパターンを露光させ、ドライエッチング等のプロセスを用いて金型を形成し、１０ｎｍ以下のパターンの転写を実現している。 In recent years, DNA chips and immunization aimed at miniaturization of semiconductor integrated circuits and for separation and detection of various components including glucose in blood, or for separation of DNA (deoxyribonucleic acid, deoxyribonucleic acid) components Optical circuits are beginning to be formed using photonic crystals and the like in the field of analysis chips and optics. In order to form these devices, a technique for forming a fine shape by transferring a mold having a fine shape has been studied. In Non-Patent Document 1, a resist for electron beam exposure is used to form a pattern of 10 nm or less, the pattern is exposed using an electron beam exposure apparatus or the like, and a mold is formed using a process such as dry etching. Transfer of a pattern of 10 nm or less is realized.

特に、バイオセンサーデバイスの作製には、微細形状並びにフィルターリング機能を有する高アスペクト比を有する３次元形状（ナノピラー）形成技術が必要不可欠である。現在では、高いアスペクト比のナノピラーを形成するためにポリマー樹脂を用いて、マイクロサイズ、ナノサイズの形状を転写するホットエンボッシング法（ナノインプリント技術）等の方法が特許文献１に述べられている。 In particular, for the production of a biosensor device, a technology for forming a three-dimensional shape (nano pillar) having a fine aspect and a high aspect ratio having a filtering function is indispensable. At present, Patent Document 1 describes a method such as a hot embossing method (nanoimprint technology) that uses a polymer resin to form a nanopillar with a high aspect ratio and transfers a micro-sized or nano-sized shape. .

特許文献１では、微細な凹凸が形成されたスタンパを加熱、加圧してすることによりナノサイズの形状を転写し、高アスペクト比のナノピラーを実現している。これらのデバイスは、ナノピラー単独で機能を発揮するのではなく、ナノピラーを流れる流路、流路前に成分を分離するユニット、ナノピラーを流れた後に反応するチャンバー等のナノ〜ミリオーダーのユニットにより、構成されているといえる。そのために、微細形状だけでなく、ナノ〜ミリオーダーで微少形状を形成する技術が特にバイオセンサには望まれている。 In Patent Document 1, a nano-sized shape is transferred by heating and pressurizing a stamper on which fine irregularities are formed, thereby realizing a nano pillar having a high aspect ratio. These devices do not perform their function by nanopillar alone, but by nano-millimeter order units such as a flow path that flows through the nanopillar, a unit that separates components before the flow path, a chamber that reacts after flowing through the nanopillar, It can be said that it is composed. Therefore, not only a fine shape but also a technique for forming a fine shape in the nano to millimeter order is particularly desired for a biosensor.

また、特許文献２では、基板上に望ましいパターンを形成し、感光性樹脂を塗布した後、紫外線を照射し、硬化した光感光性樹脂を基板から離型することにより望ましいパターンを得ている。この方法は、基板材料自体にパターンを転写するのではなく、基板材料のパターンを利用して紫外線硬化樹脂のみのパターンを形成するというものである。 Further, in Patent Document 2, a desired pattern is formed on a substrate by applying a photosensitive resin, irradiating with ultraviolet rays, and releasing the cured photosensitive resin from the substrate. In this method, the pattern is not transferred to the substrate material itself, but a pattern made of only the ultraviolet curable resin is formed using the pattern of the substrate material.

この光感光性樹脂を用いた方法も、上記に述べたようなナノ〜ミリオーダーのデバイスを一挙に形成する方法は、非常に困難な方法と言える。
Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．（Ｐ２８９７−２９０４），Ｂ１５（６），Ｎｏｖ／Ｄｅｃ１９９７特開２００４−２８８７８３号公報特開２００３−１５６６１４号公報 As for the method using the photosensitive resin, the method of forming the nano-millimeter order device as described above at a stroke can be said to be a very difficult method.
J. et al. Vac. Sci. Technol. (P2897-2904), B 15 (6), Nov / Dec 1997 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-288883 JP 2003-156614 A

しかしながら、非特許文献１に記載の内容では、形成した金型をＰＭＭＡ上に転写し、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅｉｏｎｅｔｃｈｉｎｇ）等のプロセスを用いて、有機残膜を除去してナノインプリントを実現させている。この方法では、残膜が残ってしまうために、ナノインプリントで一括して、形状を形成することができないという欠点を有している。 However, according to the contents described in Non-Patent Document 1, the formed mold is transferred onto PMMA, and the organic residual film is removed using a process such as RIE (Reactive ion etching) to realize nanoimprinting. This method has a drawback that the shape cannot be formed all at once by nanoimprint because the remaining film remains.

また、特許文献１に記載の内容では、スタンパを加熱、加圧して転写する方法は、基板材料自体が加圧されることにより、金型から転写された微細形状を得ることはできるが、基板材料薄くなると共に、バイオセンサ等の流体を流すチップでは、基板材料自体がくぼんでしまうという欠点を有してしまう。また、基板自体に電極等を既に形成している場合には、熱インプリント法により、電極自体も破壊してしまう恐れがある。更に、基板材料に対して、凹凸を有する微細形状金型を局部的に加熱、加圧する転写方法では、金型の回りに基板材料の樹脂が回りこみ、スタンパが基板材料から離型しにくいという欠点を有していた。 Further, according to the contents described in Patent Document 1, the method of transferring the stamper by heating and pressurizing can obtain the fine shape transferred from the mold by pressurizing the substrate material itself. Chips that allow the fluid to flow, such as biosensors, have the disadvantage that the substrate material itself is recessed. In addition, when an electrode or the like is already formed on the substrate itself, the electrode itself may be destroyed by the thermal imprint method. Furthermore, in a transfer method in which a finely shaped mold having irregularities is locally heated and pressurized with respect to the substrate material, the resin of the substrate material flows around the mold, and the stamper is difficult to release from the substrate material. Had drawbacks.

更に、特許文献２に記載の内容では、基板材料のパターンに基づいて、光感光性樹脂を用いてパターンを形成しているが、基板材料自体に紫外線硬化樹脂等を用いて、パターンを形成しなければならない場合、特許文献２に記載の方法では複雑な形状を基板上に直接パターン形成することができないという欠点を有している。 Furthermore, in the content described in Patent Document 2, a pattern is formed using a photosensitive resin based on the pattern of the substrate material, but the pattern is formed using an ultraviolet curable resin or the like on the substrate material itself. In the case where it is necessary, the method described in Patent Document 2 has a drawback that a complicated shape cannot be directly patterned on a substrate.

本発明は上記従来の課題を解決するものであって、基板材料にダメージを与えることなく、微細金型を用いて、部分的に高アスペクト比を有する形状を形成することが可能なパターン形成方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and can form a pattern having a high aspect ratio partially by using a fine mold without damaging the substrate material. The purpose is to provide.

本発明の光感光性樹脂を用いた紫外線を照射することによるパターンの形成方法では、あらかじめ、基板材料にレジスト等を塗付し、光感光性樹脂を塗布するところのみ、レジスト等を取り除く。次にレジストを取り除いた部分にのみ、光感光性樹脂を塗布し、塗付した光感光性樹脂にパターンを転写させ、紫外線を基板の下方、或いは、金型の上方から照射させることにより、光感光性樹脂を硬化させる。光感光性樹脂によるパターン形成後、金型を離型させることにより、基板上に選択的にパターンを形成することができる。金型を転写するときに金型の外部に流出した光感光性樹脂は、レジストの上にあるので、容易に洗浄して、除去することができる。また、残膜も残らないというプロセスになる。 In the method of forming a pattern by irradiating ultraviolet rays using the photosensitive resin of the present invention, a resist or the like is applied to the substrate material in advance, and the resist or the like is removed only where the photosensitive resin is applied. Next, a photosensitive resin is applied only to the portion where the resist is removed, the pattern is transferred to the applied photosensitive resin, and ultraviolet light is irradiated from below the substrate or above the mold, thereby allowing light to be emitted. The photosensitive resin is cured. After the pattern formation with the photosensitive resin, the pattern can be selectively formed on the substrate by releasing the mold. Since the photosensitive resin that has flowed out of the mold when the mold is transferred is on the resist, it can be easily washed and removed. Further, the process is such that no remaining film remains.

別の観点の発明の感光樹脂を用いた光インプリント法にパターン形成方法では、感光性樹脂を塗布する部分の表面を改質したことを特徴とするパターン形成方法である。感光性樹脂を塗布する部分のみ、表面を改質することにより、感光性樹脂が流出した場合でも容易に基板から除去することが可能になる。 In the pattern formation method in the photoimprint method using the photosensitive resin of another aspect of the invention, the surface of the portion to which the photosensitive resin is applied is modified. By modifying the surface of only the portion to which the photosensitive resin is applied, even if the photosensitive resin flows out, it can be easily removed from the substrate.

別の観点の発明の感光樹脂を用いた光インプリント法によるパターン形成方法では、基板上に感光性材料を塗付する工程において、微細形状のパターンサイズが開口しているスペースよりも大きいことを特徴とするパターン形成方法である。微細形状パターンが開口スペースよりも大きいことにより、パターンを転写させたときにパターン外部に流出する感光性樹脂材料を容易に除去することが可能になる。 In the pattern forming method by the photoimprint method using the photosensitive resin of another aspect of the invention, in the step of applying the photosensitive material on the substrate, the fine pattern size is larger than the open space. This is a characteristic pattern forming method. When the fine pattern is larger than the opening space, the photosensitive resin material that flows out of the pattern when the pattern is transferred can be easily removed.

別の観点の発明の感光樹脂を用いた光インプリント法によるパターン形成方法では、基板上に感光性材料を塗付する工程において、感光性樹脂材料を塗付するスペースの周囲にくぼみをつけたことを特徴とするパターン形成方法である。パターンを形成する周辺にくぼみをつけることにより、微細金型からあふれ出た感光性材料をくぼみの中に閉じ込めることができる。くぼみの中に閉じ込めることにより、金型を離型することが容易になる。 In the pattern forming method by the photoimprint method using the photosensitive resin of another aspect of the invention, in the step of applying the photosensitive material on the substrate, a depression is made around the space where the photosensitive resin material is applied. This is a pattern forming method. By forming a recess in the periphery of the pattern, the photosensitive material overflowing from the fine mold can be confined in the recess. By confining in the recess, it becomes easy to release the mold.

別の観点の発明の感光樹脂を用いた光インプリント法によるパターン形成方法では、感光性材料のパターンを転写する工程において、パターン部が貫通していることを特徴とする。パターン部が貫通していることにより、転写されたパターンに気泡が混入するのを防止する役割を有する。 In the pattern forming method by the photoimprint method using the photosensitive resin of another aspect of the invention, the pattern portion penetrates in the step of transferring the pattern of the photosensitive material. Since the pattern portion penetrates, it has a role of preventing air bubbles from being mixed into the transferred pattern.

別の観点の発明の感光樹脂を用いた光インプリント法によるパターン形成方法では、感光性材料のパターンを転写する工程において、パターン部が貫通しており、パターン内部の圧力が調整できることを特徴とする。パターン内部の圧力を調整することにより、任意形状のパターンを形成することができる。 In the pattern forming method by the photoimprint method using the photosensitive resin of another aspect of the invention, the pattern portion penetrates in the step of transferring the pattern of the photosensitive material, and the pressure inside the pattern can be adjusted. To do. By adjusting the pressure inside the pattern, a pattern having an arbitrary shape can be formed.

別の観点の発明の感光樹脂を用いた光インプリント法によるパターン形成方法では、感光性材料に対して照射する工程において、転写するパターン或いは、基板材料の少なくとも１つが紫外線を透過させることを特徴とするパターンである。 In the pattern formation method by the photoimprint method using the photosensitive resin of another aspect of the invention, in the step of irradiating the photosensitive material, at least one of the pattern to be transferred or the substrate material transmits ultraviolet rays. Pattern.

別の観点の発明のパターン形成方法では、パターン形成方法において、転写するパターンの断面が、楕円形状、もしくは長円になっていることを特徴とするパターンである。パターン形状が楕円もしくは、長円になっていることにより、断面積を大きくすることにより、パターン自体が離型時に剥離することを防止することができる。また、パターンをハの時を含む型に配列することにより、効率よく、パターンの側面に流体を流すことができる。 According to another aspect of the pattern forming method of the present invention, in the pattern forming method, the cross section of the pattern to be transferred is an ellipse or an ellipse. Since the pattern shape is an ellipse or an ellipse, it is possible to prevent the pattern itself from being peeled at the time of mold release by increasing the cross-sectional area. Further, by arranging the pattern in a mold including the time of c, a fluid can be efficiently flowed to the side surface of the pattern.

以上のように、本発明の光インプリント法によるパターン形成方法では、基板材料にダメージを与えることなく、微細金型を用いて、部分的に高アスペクト比を有する形状を形成することができる。 As described above, in the pattern forming method using the optical imprint method of the present invention, a shape having a high aspect ratio can be partially formed using a fine mold without damaging the substrate material.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における光インプリント法によるパターン形成プロセス示す図である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a pattern formation process by an optical imprint method according to Embodiment 1 of the present invention.

以下、図１を参照しながら光インプリント法によるパターン形成プロセスを説明する。まず、図（１）のように、基板１の上にレジスト２をスピンコート法などにより塗布した後、図１（２）のように、フォトマスク４に形成されたパターン部２０を利用して、レジスト２に露光部２１を形成する。そして、図１（３）のように、現像液によってレジスト２を現像することでレジスト２にパターン（リフトオフ２２）を形成する。このとき、レジスト２がポジ型の場合には、露光された部分のレジストが、ネガ型レジストでは、露光されなかった部分のレジスト２１がそれぞれ現像液で除去される。本実施の形態では、ネガ型レジストを用いている場合を示す。 Hereinafter, the pattern formation process by the optical imprint method will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 1 (1), a resist 2 is applied on a substrate 1 by a spin coating method or the like, and then a pattern portion 20 formed on a photomask 4 is used as shown in FIG. 1 (2). Then, the exposed portion 21 is formed in the resist 2. Then, as shown in FIG. 1 (3), the resist 2 is developed with a developing solution to form a pattern (lift-off 22) on the resist 2. At this time, if the resist 2 is a positive type, the exposed portion of the resist is removed with a developing solution, and if the resist 2 is a negative type resist, the unexposed portion of the resist 21 is removed with a developer. In this embodiment, a case where a negative resist is used is shown.

次に、図１（４）のように、必要最低限の光感光性樹脂５を除去された基板１上に塗布する。必要最低限の光感光性樹脂５を塗布するために、インクジェットやディスペンサー等を用いて、適切な量の光感光性樹脂を塗布する。更に、図１（５）において、基板１上に設けられた光感光性樹脂５の上方から微細金型６を接近させ、図１（６）のように、微細金型６は光感光性樹脂５を通じて基板１に接触させた後、光感光性樹脂５に紫外線７を照射させる。本実施の形態の場合には、基板１側から紫外線を照射させている。 Next, as shown in FIG. 1 (4), the minimum necessary photosensitive resin 5 is applied on the substrate 1 from which the photosensitive resin 5 has been removed. In order to apply the minimum photosensitive resin 5, an appropriate amount of the photosensitive resin is applied using an inkjet or a dispenser. Further, in FIG. 1 (5), the fine mold 6 is approached from above the photosensitive resin 5 provided on the substrate 1, and the fine mold 6 is made of the photosensitive resin as shown in FIG. 1 (6). After contacting the substrate 1 through 5, the photosensitive resin 5 is irradiated with ultraviolet rays 7. In the case of the present embodiment, ultraviolet rays are irradiated from the substrate 1 side.

図１（６）において、紫外線によって光感光性樹脂５が硬化すると、図１（７）のように、微細金型６を基板１（或いは光感光性樹脂５）から離型させ、図１（８）のように、微細金型６の外側に形成された光感光性樹脂をリムーバー等で除去する。 In FIG. 1 (6), when the photosensitive resin 5 is cured by ultraviolet rays, as shown in FIG. 1 (7), the fine mold 6 is released from the substrate 1 (or the photosensitive resin 5), and FIG. As in 8), the photosensitive resin formed outside the fine mold 6 is removed with a remover or the like.

なお、図１（４）にて、基板１上に塗布する光感光性樹脂５の量は、微細金型６に形成された凹凸の容積の１．１〜１．２倍程度（リフトオフ２２の容積の３〜１０倍程度）が適量であり、光感光性樹脂５を適量よりも多く塗布すると、微細金型６と接着してしまい、微細金型６を剥離することが困難になる。本実施の形態では、光感光性樹脂５を基板１上に０．６ｍｌ程度塗布した場合としている。 In FIG. 1 (4), the amount of the photosensitive resin 5 applied on the substrate 1 is about 1.1 to 1.2 times the volume of the irregularities formed on the fine mold 6 (lift-off 22). When the photosensitive resin 5 is applied more than the appropriate amount, it adheres to the fine mold 6 and it becomes difficult to peel the fine mold 6. In the present embodiment, the photosensitive resin 5 is applied on the substrate 1 by about 0.6 ml.

図１に示した工程のように、光インプリント法を利用して基板上に光感光性樹脂によるパターンを形成させることにより、図２（１）のように、基板にダメージを与えることなく、微細形状を形成することが可能になる。なお、図２（２）は、熱インプリントにより、基板上にパターンを形成したときの断面図である。熱インプリントでは、材料を基板自身からもってくるために、材料自体が変形していることが分かる。より詳細に説明すると、熱インプリントでは、図２（２）に示すように、基板１及び微細金型６に６０〜８０℃（ＰＥＴ材料の場合）で加熱を行い、微細金型６の形状を基板１に転写している。そのため、材料自身は基板１の材料を用いるためにくぼみが生じることになる。 As shown in FIG. 1, by forming a pattern made of a photosensitive resin on a substrate using a photoimprint method as shown in FIG. 1, without damaging the substrate as shown in FIG. A fine shape can be formed. FIG. 2B is a cross-sectional view when a pattern is formed on the substrate by thermal imprinting. In thermal imprinting, it can be seen that the material itself is deformed in order to bring the material from the substrate itself. More specifically, in thermal imprinting, as shown in FIG. 2 (2), the substrate 1 and the fine mold 6 are heated at 60 to 80 ° C. (in the case of PET material) to form the fine mold 6. Is transferred to the substrate 1. Therefore, since the material itself uses the material of the substrate 1, a dent is generated.

なお、本実施の形態では、図１（６）にて、基板１側から全面的に紫外線を照射する方法を示しているが、図３に示したように、紫外線カット用マスク１７で基板１のうち光感光性樹脂が形成されていない側を覆い、紫外線７を照射させてもよい。このように、紫外線カット用マスク１７を用いるメリットとしては、微細金型６の側面に付着する光感光性樹脂の硬化を防止し、金型が離型しやすくなることが挙げられる。 In the present embodiment, FIG. 1 (6) shows a method of irradiating the entire surface with ultraviolet rays from the substrate 1 side. However, as shown in FIG. Of these, the side on which the photosensitive resin is not formed may be covered and irradiated with ultraviolet rays 7. As described above, as an advantage of using the UV-cutting mask 17, it is possible to prevent the photosensitive resin adhering to the side surface of the fine mold 6 from being cured and to easily release the mold.

特に、微細形状を流路上に形成する場合では、図２（２）のように窪んでいると流体抵抗を発生しにくい構造になっているために血球，血清，ＤＮＡの分離等を効率よくすることが難しい。従って、欲しい材料を欲しいだけ塗付し、その塗付した材料を元にパターンを形成する方法は、特にバイオセンサでは、極めて有効な技術と言える。 In particular, when a fine shape is formed on the flow path, if it is recessed as shown in FIG. 2 (2), it has a structure in which fluid resistance is unlikely to be generated, so that separation of blood cells, serum, DNA, etc. is made efficient. It is difficult. Therefore, a method of applying as much material as desired and forming a pattern based on the applied material can be said to be an extremely effective technique particularly in a biosensor.

また、このときのバイオセンサ等に用いるパターンに関しては、図４に示したような断面が楕円、または長円状の光感光性樹脂のハの字のパターン２３であっても良い。このように、従来の円柱状のパターンではなく、楕円、長円状のパターンとすることで、断面積を大きくし、アスペクト比が高くなった状態で、微細金型を基板から離型するのに、形状自体が根元から抜けることを防止する。また、長円状のものをハの字に配置することにより、流体抵抗を形成し、交互に配置することにより、効果的になると共に、長円柱状の側面に試薬を塗付することにより、試薬との反応を効率よく行うことも可能になる。このとき、円柱の幅は数ｎｍ〜数１００μｍ、アスペクト比は１〜１０００程度とする。 Further, the pattern used for the biosensor or the like at this time may be a cross-sectional pattern 23 of a photosensitive resin having an elliptical or oval cross section as shown in FIG. In this way, the fine mold is released from the substrate in a state where the cross-sectional area is increased and the aspect ratio is increased by using an elliptical or oval pattern instead of the conventional cylindrical pattern. In addition, the shape itself is prevented from coming off from the root. In addition, by arranging an oval shape in a letter C, fluid resistance is formed, and by arranging them alternately, it becomes effective, and by applying a reagent to the side of the oval column, It is also possible to efficiently perform the reaction with the reagent. At this time, the width of the cylinder is several nm to several hundred μm, and the aspect ratio is about 1-1000.

この本実施の形態では、ハの時を光インプリント法により形成したが、熱インプリント法によりハの時を形成しても良い。 In this embodiment, the time of c is formed by the optical imprint method, but the time of c may be formed by a thermal imprint method.

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における光インプリント法によるパターン形成プロセスを表す。 (Embodiment 2)
FIG. 5 shows a pattern formation process by the optical imprint method in the second embodiment of the present invention.

図５（１）において、基板１を低圧下のチャンバー内に入れる（チャンバーは図示せず。）。低圧下とは、ロータリポンプ等を用いて１０^-1Ｐａ（１０^-3Ｔｏｒｒ）程度まで減圧状態することを示す。減圧状態することで、光感光性樹脂５に気泡が混入することを防止している。 In FIG. 5A, the substrate 1 is placed in a low-pressure chamber (the chamber is not shown). Under low pressure indicates that the pressure is reduced to about 10 ⁻¹ Pa (10 ⁻³ Torr) using a rotary pump or the like. By reducing the pressure, bubbles are prevented from entering the photosensitive resin 5.

図５（２）において、金属マスク８を介してプラズマ９を発生させ、基板１表面の一部を改質して親水性に富んだものとする。そして、図５（３）において、基板１上で親水性に富んだ箇所に光感光性樹脂５を滴下し、図５（４）において、この光感光性樹脂５の上方から微細金型６を接近させた後、図５（５）のように、微細金型６を基板１に当接させた後、光感光性樹脂５に紫外線を照射させることで、光感光性樹脂５を硬化させる。本実施の形態の場合には、基板１側から紫外線を照射させている。図５（５）にて光感光性樹脂５を硬化させた後、図５（６）のように、微細金型６を基板１から離型させる。 In FIG. 5 (2), it is assumed that plasma 9 is generated through the metal mask 8 and a part of the surface of the substrate 1 is modified to be rich in hydrophilicity. Then, in FIG. 5 (3), the photosensitive resin 5 is dropped on the substrate 1 at a location rich in hydrophilicity. In FIG. 5 (4), the fine mold 6 is inserted from above the photosensitive resin 5. After making them approach, as shown in FIG. 5 (5), after the fine mold 6 is brought into contact with the substrate 1, the photosensitive resin 5 is cured by irradiating the photosensitive resin 5 with ultraviolet rays. In the case of the present embodiment, ultraviolet rays are irradiated from the substrate 1 side. After the photosensitive resin 5 is cured in FIG. 5 (5), the fine mold 6 is released from the substrate 1 as shown in FIG. 5 (6).

なお、（実施の形態１）及び（実施の形態２）において、基板側から紫外線を照射させる形態を記載しているが、金型材料をガラス（ＳｉＯ₂）等の材料で形成して、微細金型６の上方より紫外線を照射させて、光感光性樹脂５を硬化させても良い。 In (Embodiment 1) and (Embodiment 2), a mode in which ultraviolet rays are irradiated from the substrate side is described. However, a mold material is formed of a material such as glass (SiO ₂ ) and is finely formed. The photosensitive resin 5 may be cured by irradiating ultraviolet rays from above the mold 6.

また、基板１表面に酸化チタン（ＴｉＯ₂）を成膜し、部分的に紫外線で改質することにより親水基を形成されても良い。 Alternatively, a hydrophilic group may be formed by forming a titanium oxide (TiO ₂ ) film on the surface of the substrate 1 and partially modifying it with ultraviolet rays.

図５（６）において、微細形状を有する微細金型６を基板１から離型する場合、基板１の底面より、エアーシリンダーにて衝撃力を加えて微細金型６を基板１より離型させてもよい。 In FIG. 5 (6), when the fine mold 6 having a fine shape is released from the substrate 1, an impact force is applied from the bottom surface of the substrate 1 with an air cylinder to release the fine mold 6 from the substrate 1. May be.

（実施の形態３）
高アスペクト比形状を有する微細金型では、成形途中に気泡等が噛みこむという問題を有している。そこで、このような問題を解決するために微細金型の底面が貫通したものを用いる。図６に貫通した微細金型１０を用いた転写プロセス方法を示す。 (Embodiment 3)
In a fine mold having a high aspect ratio shape, there is a problem that air bubbles or the like are caught during the molding. Therefore, in order to solve such a problem, a fine mold having a bottom penetrated is used. FIG. 6 shows a transfer process method using the fine mold 10 penetrating.

基板１上に光感光性樹脂５を塗布する工程までは、図１（１）〜（４）に示した内容と同様である。 The process up to the step of applying the photosensitive resin 5 on the substrate 1 is the same as the contents shown in FIGS.

図６（１）は、基板１上に塗布された光感光性樹脂５に微細金型１０を用いてパターンを形成する直前の様子を示す。図６（１）において、貫通した微細金型１０を圧力計１１の圧力が一定になるようにして、基板１に接近させる。ここで、圧力計の圧力を低くすると、高アスペクト比の形状が得られ、圧力計の圧力を高くすると低アスペクト比の形状が得られることになる。 FIG. 6 (1) shows a state immediately before forming a pattern on the photosensitive resin 5 applied on the substrate 1 using the fine mold 10. In FIG. 6 (1), the penetrating fine mold 10 is brought close to the substrate 1 so that the pressure of the pressure gauge 11 becomes constant. Here, when the pressure of the pressure gauge is lowered, a shape with a high aspect ratio is obtained, and when the pressure of the pressure gauge is raised, a shape with a low aspect ratio is obtained.

次に、図６（２）のように、微細金型１０を基板１に当接させた後、光感光性樹脂５に紫外線を照射して、光感光性樹脂５を硬化させる。そして、光感光性樹脂５は光をあてると固体に変化する特徴と利用し、図６（３）のように、微細金型１０と光感光性樹脂５との間の圧力を高くすることで、微細金型１０が外れて離型することになる。そのため、図６（４）に示すように、圧力計の圧力が高くなるようにしても良い。 Next, as shown in FIG. 6B, after the fine mold 10 is brought into contact with the substrate 1, the photosensitive resin 5 is irradiated with ultraviolet rays to cure the photosensitive resin 5. The photosensitive resin 5 utilizes the feature that changes to a solid when exposed to light, and by increasing the pressure between the fine mold 10 and the photosensitive resin 5 as shown in FIG. Then, the fine mold 10 is detached and released. Therefore, as shown in FIG. 6 (4), the pressure of the pressure gauge may be increased.

次に、微細金型１０の形成方法を図７を用いて説明する。貫通金型の上面１２は、中央部をドライエッチング等で除去加工を行う。また、貫通金型の下面１３も同様に、ドライエッチング等で除去加工を行う。貫通金型の上面部と下面部を陽極接合、或いはプラズマ接合することにより、貫通金型１０を作成する（図７（１）及び図７（２）の夫々の結合部２４（太線部）を結合することで、図７（３）のような微細金型１０が完成する。）。 Next, a method for forming the fine mold 10 will be described with reference to FIG. The upper surface 12 of the penetrating mold is subjected to a removal process at the center by dry etching or the like. Similarly, the bottom surface 13 of the through die is removed by dry etching or the like. The through mold 10 is formed by anodic bonding or plasma bonding of the upper surface portion and the lower surface portion of the through mold (the connecting portions 24 (thick line portions) in FIGS. 7 (1) and 7 (2)). By joining, the fine mold 10 as shown in FIG. 7 (3) is completed.

（実施の形態４）
次に、貫通金型１４を用いてパターンを形成する別の方法を示す。 (Embodiment 4)
Next, another method for forming a pattern using the through metal mold 14 will be described.

基板１上に光感光性樹脂５を塗布する工程までは、図１（１）〜（３）に示した内容と同様である。図８（１）のように、基板１上の凹部に貫通した微細形状金型１４を載せる。そして、図８（２）のように、微細形状金型１４に対してインクジェット１５にて、光感光性樹脂を塗布し、微細形状金型１４の上面に残った不要な光感光性樹脂を除去した後、例えば基板１側から紫外線を照射して、光感光性樹脂を硬化させる。次に図８（３）のように、微細形状金型１４を基板１から離型させることで、図８（４）のように基板１上に微細形状を形成することができる。なお、インクジェットで塗付する光感光性樹脂の粘度は、１ｃｐｓ〜１０００ｃｐｓとする。 The process up to the step of applying the photosensitive resin 5 on the substrate 1 is the same as the contents shown in FIGS. As shown in FIG. 8 (1), the finely shaped mold 14 penetrating into the concave portion on the substrate 1 is placed. Then, as shown in FIG. 8 (2), the photosensitive resin is applied to the fine mold 14 by the inkjet 15, and the unnecessary photosensitive resin remaining on the upper surface of the fine mold 14 is removed. After that, for example, ultraviolet rays are irradiated from the substrate 1 side to cure the photosensitive resin. Next, as shown in FIG. 8 (3), the fine shape mold 14 is released from the substrate 1, whereby a fine shape can be formed on the substrate 1 as shown in FIG. 8 (4). Note that the viscosity of the photosensitive resin applied by inkjet is 1 cps to 1000 cps.

（実施の形態５）
これまでの実施の形態では、光感光性樹脂を形成する回りをレジストでコーティングしたり、光感光性樹脂を塗布する箇所の表面を改質したりしたが、図９に示すように、基板１のうち、光感光性樹脂を塗布する回りに、過剰な光感光性樹脂が溜まる窪みを設けてもよい。 (Embodiment 5)
In the embodiments so far, the periphery of the photosensitive resin is coated with a resist, or the surface of the portion to which the photosensitive resin is applied is modified. As shown in FIG. Among these, around the application of the photosensitive resin, a recess in which excess photosensitive resin may accumulate may be provided.

つまり、図９（１）にて基板１を準備し、図９（２）にて光感光性樹脂が溢れた場合、金型６に付着しにくくするために、基板１にくぼみを形成する。図９（３）では、光感光性樹脂をくぼみの内部に滴下し、図９（４）にて、金型６を基板１に接近させる。そして、図９（５）のように、溢れた光感光性樹脂をくぼみ中に納めた後、光感光性樹脂５に紫外線を照射することにより、光感光性樹脂５を硬化させる。 That is, when the substrate 1 is prepared in FIG. 9 (1) and the photosensitive resin overflows in FIG. 9 (2), a depression is formed in the substrate 1 in order to make it difficult to adhere to the mold 6. In FIG. 9 (3), a photosensitive resin is dropped inside the recess, and the mold 6 is brought close to the substrate 1 in FIG. 9 (4). Then, as shown in FIG. 9 (5), after the overflowing photosensitive resin is placed in the recess, the photosensitive resin 5 is cured by irradiating the photosensitive resin 5 with ultraviolet rays.

光感光性樹脂が硬化した後は、図９（６）に示すように、基板１の下面より、エアーシリンダー、カム等で衝撃力を加え、金型６を基板１から離型させる。 After the photosensitive resin is cured, as shown in FIG. 9 (6), an impact force is applied from the lower surface of the substrate 1 with an air cylinder, a cam or the like to release the mold 6 from the substrate 1.

（実施の形態６）
本実施の形態は、図１０に示したように、基板１よりも大きな形状を有する金型１６を用いてもよい。図１０（１）のように基板１を用意して、図１０（２）のように光感光性樹脂５を基板１上に塗布する。その後、図１０（３）のように金型１６を転写させ、図１０（４）のように過剰な光感光性樹脂を基板１の外部に流出することになる。図１０（５）のように光感光性樹脂に紫外線を照射した後、図１（６）のように金型１６を基板１から離型することで、基板１上にパターンを得ることができる。 (Embodiment 6)
In the present embodiment, a mold 16 having a shape larger than that of the substrate 1 may be used as shown in FIG. A substrate 1 is prepared as shown in FIG. 10A, and a photosensitive resin 5 is applied onto the substrate 1 as shown in FIG. Thereafter, the mold 16 is transferred as shown in FIG. 10 (3), and excess photosensitive resin flows out of the substrate 1 as shown in FIG. 10 (4). After irradiating the photosensitive resin with ultraviolet rays as shown in FIG. 10 (5), the pattern can be obtained on the substrate 1 by releasing the mold 16 from the substrate 1 as shown in FIG. 1 (6). .

本実施の形態のように、基板１より大きな金型１６を用いることにより、光感光性樹脂５が金型１６の側面に付着するのを防止することができ、金型全体を容易に離型することができる。 By using the mold 16 larger than the substrate 1 as in the present embodiment, it is possible to prevent the photosensitive resin 5 from adhering to the side surface of the mold 16 and to easily release the entire mold. can do.

血液成分、ＤＮＡ分離や免疫分析チップ等のバイオセンサーデバイス，マイクロレンズ・変更素子等の光デバイスやフォトニクス結晶などに使用されるナノ・マイクロピラー等の高アスペクト比を有する３次元形状形成の用途にも適用できる。 For biosensor devices such as blood components, DNA separation and immunoassay chips, optical devices such as microlenses and changing elements, and nano- and micro-pillars used for photonic crystals, etc. Is also applicable.

本発明の実施の形態１における光インプリントプロセスによるパターン形成を示す図The figure which shows the pattern formation by the optical imprint process in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態１における光インプリントプロセスと熱インプリントプロセスの比較を示す図The figure which shows the comparison of the optical imprint process and thermal imprint process in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態１における光インプリントプロセスによるパターン形成で紫外線照射部分にマスクを形成して照射した様子を示す図The figure which shows a mode that it forms and forms the mask in the ultraviolet irradiation part by pattern formation by the optical imprint process in Embodiment 1 of this invention. 本発明のピラーの形状断面図Cross-sectional view of the pillar of the present invention 本発明の実施の形態２における光インプリントプロセスによるパターン形成を示す図The figure which shows the pattern formation by the optical imprint process in Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態３における光インプリントプロセスによるパターン形成を示す図The figure which shows the pattern formation by the optical imprint process in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態３における貫通微細金型の形成方法を示す図The figure which shows the formation method of the penetration fine metal mold | die in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態４における光インプリントプロセスによるパターン形成を示す図The figure which shows the pattern formation by the optical imprint process in Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態５における光インプリントプロセスによるパターン形成を示す図The figure which shows the pattern formation by the optical imprint process in Embodiment 5 of this invention 本発明の実施の形態６における光インプリントプロセスによるパターン形成を示す図The figure which shows the pattern formation by the optical imprint process in Embodiment 6 of this invention

Explanation of symbols

１基板
２レジスト
３レーザ
４フォトマスク
５光感光性樹脂
６，１０，１６微細金型
７紫外線
８金属マスク
９プラズマ
１１圧力計
１２貫通金型の上面
１３貫通金型の下面
１４貫通金型
１５インクジェット
１７紫外線カット用マスク
２０パターン部
２１露光部
２２リフトオフ
２３ハの字のパターン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Resist 3 Laser 4 Photomask 5 Photosensitive resin 6, 10, 16 Fine mold 7 Ultraviolet 8 Metal mask 9 Plasma 11 Pressure gauge 12 Upper surface of penetrating mold 13 Lower surface of penetrating mold 14 Through mold 15 Inkjet 17 Mask for UV protection 20 Pattern part 21 Exposure part 22 Lift-off 23 C-shaped pattern

Claims

A first step of applying a resist material on the substrate; a second step of forming irregularities on the resist material by exposing and developing the resist material; and on the substrate formed in the second step. A third step of applying a photosensitive resin material to the recess; a fourth step of transferring a pattern of the photosensitive resin material by contacting a mold to the photosensitive resin material; and A pattern comprising: a fifth step of curing the photosensitive resin material by irradiating with ultraviolet rays; and a sixth step of removing a material outside the mold among the photosensitive resin material. Forming method.

The pattern forming method according to claim 1, wherein a portion where the photosensitive resin material is applied is surface-modified in the third step.

3. The pattern forming method according to claim 1, wherein a recess is provided around a portion where the photosensitive resin material is applied in the third step.

The pattern forming method according to claim 1, wherein the pattern portion formed in the mold penetrates.

The pattern forming method according to any one of claims 1 to 4, wherein a cross section of the pattern to be transferred has an elliptical shape or an oval shape.